A K-25 projekt
Az urán dúsításának középső lépcsőjét, a gázdiffúziós eljárást nevezték K-25-nek.
Először csak a projektet, majd a terméket, végül az azt előállító üzemet is K-25-nek nevezték.
Az eljárás azon az elgondoláson alapult, hogy ha az urán-hexafluorid gázt porózus anyagon szivattyúzzák át, a könnyebb ²³⁵UF₆ gázmolekulák hamarabb fognak átjutni, mint azok, amelyekben a nehezebb ²³⁸UF₆ alkotja a vegyületet.
Az eljárás lelke tehát egy vékony, porózus fémlemez vagy membrán volt, négyzet centiméterenként több millió szubmikroszkopikus méretű nyílással.
Ahogy az urán-hexafluorid gázt ezeknek a membránoknak a hosszú során végigszivattyúzták, az fokozatosan szétvált, a feldúsult gáz fölfelé emelkedett, a maradék pedig lefelé áramlott.
Számoljuk ki a hex-et alkotó kétféle molekula moláris tömegét;
²³⁵UF₆ = ²³⁵U + 6 · ¹⁹F = 235 + 6 · 19 = 349 g/mol
²³⁸UF₆ = ²³⁸U + 6 · ¹⁹F = 238 + 6 · 19 = 352 g/mol
Mivel a Graham gáztörvény szerint a diffúziósebességek fordítottan arányosak a gázok moláris tömegeinek négyzetgyökével, kiszámíthatjuk a hex-et alkotó kétféle izotópot tartalmazó molekulák áthaladási sebességének különbségét;
√ ( 352 / 349 ) = 0.4%
Látható hogy a ²³⁵UF₆ és a ²³⁸UF₆ áthaladási sebessége között olyan rendkívül csekély a különbség (0.4%), hogy jelentősebb dúsítás eléréséhez több ezerszer kell megismételni az egész műveletet.
Az eljáráshoz finom pórusú membrán anyagra volt szükség, ráadásul elég erősnek is kellett lennie, hogy ellenálljon az igen agresszíven korrodáló, magas nyomású hex gáz hatásának.
Az összepréselt nikkelpor megfelelően ellenálló, de nem elég finom pórusú, a galvanikus úton előállított nikkel lapok elegendően finom pórusúak, de gyengék voltak.
Végül egy különleges, galvanikus úton előállítható rács jelentette a megoldást.
Mivel a rendkívül agresszív hex megtámadta a szerves anyagokat, a gáz áramlásának útjába a legparányibb zsírcsepp sem kerülhetett a csövek, tartályok, membránok, szivattyúk és kompresszorok sok-sok kilométer hosszúságú rendszerében.
Korábban soha nem látott, mindennemű zsírtól és olajtól mentes tömítéseket kellett kifejleszteni.
Az új szigetelőanyag, amelyet végül eredményesen alkalmaztak Oak Ridge-ben, a háború után Teflon márkanéven vált közismertté.
Ha a négyezer literes gázdiffúziós tartályokat teljes egészükben nikkelből készítik, az fölemésztette volna az Egyesült Államok teljes stratégiai nikkel készletét, ezért megbízták a Chrysler céget, hogy elektrolízis alkalmazásával, csak a tartályok belső felszínét nikkelezzék.
A Chrysler a teljes Detroit-i (Lynch Road) gyárát átállította diffúzor tartályok gyártására.
A galvanizálási folyamat több mint 4600 m² alapterületet, több ezer munkást és bonyolult légszűrő rendszert igényelt, hogy a nikkel ne szennyeződjön.
A háború végéig Chrysler több mint 3500 diffúzor tartály gyártott, és szállított le.
A K-25 gázdiffúziós üzem építését 1943 októberében kezdték meg, a Tennessee államban található Oak Ridge-ben.
A négyszintes üzem, a maga korában a legnagyobb épület lett, félmillió négyzetméternyi alapterülettel.
Az alagsorban a segédberendezések, például a transzformátorok, a kapcsolóművek és a légkondicionáló rendszerek, a földszinten összesen 2892db diffúzor tartály, második szinten 160km hosszú (nikkelezett) csővezeték, harmadik szinten pedig a vezérlőterem több száz műszerfala volt elhelyezve.
Biciklin közlekedő operátor az U alakú épület egyik 800m hosszú szárában, a vezérlőszinten
A dúsítást 1945 februárjában indították be, még az üzem építése közben, áprilisban 1.1%, júniusban 7%, szeptemberre már 23%-os dúsítást ért el.
1946 elején napi 3.6kg urán-hexafluoridot 30%-ra, júliusban 60%, novemberben 94%-ra volt képes dúsítani.
A termelést végül napi 2.56kg-ra állították be, 93.7%-os dúsításon.
A K-25-ös prototípusként szolgált a később épített dúsítók számára.
1945 szeptemberében készült el a K-27, 1951-ben a K-29 és K-31, és 1954-ben a K-33.
K-25-ösben a termelés 1985 augusztusában állt le végleg, és az üzemet 2014-ben bontották el.
A további négy dúsítót 2017 februárjáig bontották le.
Elmondható, hogy a világ összes dúsított urán készletének nagyjából a harmada gázdiffúziós eljárással készült.
)
